Geum.ru

Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки – медицине

Вид материалаПрограмма

Содержание


Экспериментально-теоретическое изучение механизма неправильного сворачивания белков
Связь структуры и функции комплекса
Исследование особенностей динамики медицинских показателей как реакции на внешние воздействия
Подобный материал:
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   74

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА НЕПРАВИЛЬНОГО СВОРАЧИВАНИЯ БЕЛКОВ

И СВЯЗЬ ЭТОГО ПРОЦЕССА С БОЛЕЗНЯМИ, СВЯЗАННЫМИ

С АМИЛОИДООБРАЗОВАНИЕМ

О.В. Галзитская, Н.С. Катина, В.А. Балобанов, Н.Б. Ильина,

Н.В. Котова, С.А. Гарбузинский, А.К. Сурин, В.Е. Бычкова

Институт белка РАН, Пущино


Главная цель данного исследования – достигнуть более глубокого понимания молекулярных механизмов возникновения амилоидных болезней. Сочетание теоретических предсказаний с экспериментальными исследованиями было преимуществом данного проекта, что позволило выявить факторы, которые влияют на неправильное сворачивание белковых структур. Так, разработанный метод предсказания амилоидогенных участков в белковой цепи по аминокислотной последовательности (Galzitskaya et al. PLoS Bioinf 2006 2:1639-1648) был применен для поиска мутаций в белке апомиоглобине, чтобы усилить амилоидогенные свойства этого белка. Было предложено три мутации V10, E109 и L115 с заменой на фенилаланин во всех случаях. Были сконструированы плазмиды и получены соответствующие белки. Было проведено комплексное исследование полученных мутантных форм апомиоглобина (триптофановая флуоресценция, КД в дальней УФ области, электронная микроскопия и связывание красителя тиофлавина) и образования ими амилоидных структур в зависимости от условий при варьировании pH и температуры. В отличие от дикого типа белка, который образует амилоидные структуры при pH 9 и высоких температурах, мутанты V10F и L115F образовывали амилоиды при условиях близких к клеточным: pH 5.8, 40 oC. Таким образом, предсказанные мутации действительно усиливают амилоидогенные свойства белка.

Теоретически было выяснено, как соотносятся между собой участки, ответственные за образование амилоидных фибрилл, и участки, структурирование которых лимитирует скорость сворачивания белка. Для ряда белков, были экспериментально определены участки, которые ответственны за образование амилоидных фибрилл (литературные данные). Для этих белков нами сделаны предсказания ядер сворачивания и показано, что остатки, входящие в амилоидогенные участки часто (8 из 12 амилоидогенных участков) вовлечены в ядро сворачивания. Сравнение экспериментально выделенных аминокислотных остатков, входящих в ядро сворачивания, с предсказанными амилоидогенными фрагментами нашим методом, также указывает на то, что вовлеченность в ядро сворачивания белка аминокислотных остатков из амилоидогенных участков происходит чаще, чем прочих аминокислотных остатков. Это позволяет делать предсказания сайтов сворачивания по аминокислотной последовательности.


СВЯЗЬ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ КОМПЛЕКСА

ЦЕРУЛОПЛАЗМИН – МИЕЛОПЕРОКСИДАЗA



В.Р.Самыгина1), А.В.Соколов2), Е.В.Филиппова1), Е.Т.Захарова2), В.Б.Васильев2), Г.Бартуник3)

1) Институт кристаллографии РАН, Москва

2) ГУ НИИ экспериментальной медицины, Санкт-Петербург
3) ASMB-MPG, DESY, Hamburg, Germany


Oсновным механизмом регуляции большинства биохимических процессов в организме являются белок-белковые взаимодействия. Гем-содержащий белок нейтрофилов миелопероксидаза (МПО) катализирует образование гипохлорида, высвобождающегося в плазму крови во время иммунного ответа. Гипохлорид играет важную роль в уничтожении микробов иммунной системой, но является мощным оксидантом и его неконтролируемое внеклеточное высвобождение может приводить, в частности, к повреждению стенок артерий и соответственно, атеросклерозу. Церулоплазмин (ЦП) – медьсодержащая ферроксидаза плазмы крови человека образует комплекс с миелопероксидазой (МПО), попавшeй в кровяное русло и ингибирует ее активность [1]. Воздействие на образование и распад комплекса и/или на его структуру – эффективный инструмент оптимизации работы МПО – этого ключевого белка острой фазы воспаления, усилив его полезную антимикробную функцию и ограничив побочный повреждающий эффект. В данной работе изучены кинетические параметры ингибирования ЦП ферментативной активности МПО. На основании полученных результатов сделан вывод, что ЦП выступает как конкурентный ингибитор, препятствуя связыванию ароматических субстратов с активным центром МПО. Нами решена структура комплеха ЦП-МПО с разрешением 4.7 A. Cтехиометрическое соотношение МПО к ЦП 1:2. В независимой части элементарной ячейки находиться одна из двух субъединиц димера МПО и одна молекула ЦП. Анализ структуры также позволил определить область контакта белок–белок. При формировании комплекса гемовый карман МПО контактирует с петлей ЦП, соединяющей 5 и 6 домены белка (а.о. 885-892). Эта петля в первую очередь подвергается протеолитической атаке при ограниченном гидролизе ЦП сериновыми протеиназами. Cопоставление данных о взаимном влиянии на активность ЦП и МПО с данными рентгеноструктурного анализа позволяет сделать предположение о механизме ингибирования ЦП активности МПО посредством контакта петли ЦП (а.о. 885-892) с гемовым карманом МПО и активации МПО катализируемого ЦП окисления п-фенилендиамина за счет контакта с сайтом связывания данного субстрата.

[1] Segelmark M., Persson B., Hellmark T. et al. (1997), Clin. Experim. Immunol., 108, 167-174.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДИНАМИКИ МЕДИЦИНСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАК РЕАКЦИИ НА ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ



А.Г.Гамбурцев 1), О.И.Аптикаева 1), С.М.Чибисов 2), Д.Г.Стрелков 2), С.И.Степанова3)




1) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН;
2) Российский университет дружбы народов;
3) ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН


Работа по названному направлению проводится много лет. Цель: установить закономерности динамики медицинских показателей и процессов в окружающей среде, установить причинно-следственные связи между ними, улучшить методы прогнозирования неблагоприятных событий и ситуаций, способствовать улучшению здоровья людей. На 2007 год ставились задачи: выявить особенности и провести дальнейшее изучение свойств динамики медицинских показателей и процессов, происходящих в окружающих средах. Динамика процессов в разных объектах обладает общими и индивидуальными свойствами. Это относится в частности к данным медико-экологического мониторинга, в том числе к данным мониторинга вызовов Скорой помощи. Различны они и для отдельных людей – больных и здоровых. Поэтому особый интерес представляют мониторинговые измерения на отдельных людях, и чем продолжительнее эти наблюдения, тем они ценнее. Такие наблюдения проводились в институте медико-биологических проблем для трех человек в течение около 60 сут. Выявлены особенности ритмической структуры частоты сердечных сокращений (ЧСС) – разные у разных испытуемых. Зафиксированы более и менее устойчивые циркадианные ритмы. Мы имеем возможность проанализировать материал, полученный при самомониторинге медиком, профессором N. При этом мы учитываем, что индивидуальные измерения относятся каждый раз к отдельному человеку и делать выводы нужно очень осторожно. Измерения артериального давления (АД) и (ЧСС) проводились с 30.10.2006 г. по 24.04.2007 г. (167 сут) с шагом 30 мин. Особый интерес представляют поиски моментов, причин и предвестников десинхронизации физиологических процессов, протекающих с суточной ритмичностью. За это время произошли следующие события, которые могли повлиять на медицинские показатели. 1) Аномально теплая зима с плюсовой температурой до 22.01.07, смена на морозы. 2) Магнитная буря 14.12.06. 3) Праздники – Новый год и др. 4) В конце января – пребывание в санатории с интенсивными нагрузками. 5) Последующее ухудшение самочувствия, и затем обострение ИБС и срочная госпитализация. Обработка проводилась методами наложения эпох, спектрального (СА) и спектрально-временного (СВАН) анализа для 5 показателей: АДС, АДД, среднее давление, пульсовое давление, ЧСС. Результаты показали следующее. Некоторые временные ряды (пульсовое давление, АДС и ЧСС) в первые 2 месяца носят более спокойный характер и имеют меньшие вариации, чем в последующие дни. Возможно, некоторое ухудшение состояния началось в 1-ю декаду января. В ноябре имела место разница между дневными и ночными показателями ЧСС. В январе-марте эта разница практически исчезла, и ночью ЧСС оставалась почти такой же высокой, как и ночью. В заключительные две недели разница между ночными и дневными показателями вновь проявилась. СА рядов в целом выявил два значимых пика – суточный и полусуточный. Обработка СА и СВАН, для двухнедельных интервалов показала, что в некоторых из них происходит десинхронизация циркадианного ритма, это особенно видно для интервалов 7-20.02 и 21.3-4.04 (ЧСС, пульсовое давление; менее ярко – АДС). В заключительные 2 недели синхронизация восстановилась. Непосредственно перед госпитализацией значения ЧСС повысились до 160. Характер вариаций у разных показателей различен. Оказался не выявленным недельный ритм. Трудно сказать, были ли предвестники заболевания. Однако первые тревожные признаки наблюдались в 1-й половине января, а более сильные (десинхронизация) начались в 1-й половине февраля. Не все показатели изменяются в равной мере. Пока определенных выводов о предвестниках заболевания сделать нельзя, но ясно, что такие измерения полезны и должны пока в опытном порядке проводиться как в обычных условиях, так и в стационаре.